Azienda Ospedaliero-Universitaria
Policlinico di Catania
Laboratorio Centralizzato di Analisi
Laboratorio di Micologia
Università degli Studi di Catania
Dipartimento di Scienze Microbiologiche
e Scienze Ginecologiche
Caratteristiche generali dei miceti
Prof.Salvatore Oliveri
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Caratteristiche principali dei funghi
• Organismi eucarioti
• Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)
• A riproduzione sessuata (forma perfetta o teleomorfa) o
asessuata (forma imperfetta o anamorfa)
• Aerobi obbligati o facoltativi
• Chemiorganotrofi eterotrofi, privi di clorofilla
Struttura della cellula fungina
Capsula
Struttura non costante, polisaccaridica; presente in qualche lievito
patogeno
(es. Cryptococcus neoformans costuituita da galattoxilomannano e
glicuronxilomannano)
Parete
Struttura costante, prevalentemente polisaccaridica (circa 75% peso
secco). Assenza di peptidoglicano,
Membrana citoplasmatica
Struttura tristratificata, lipoproteica, contenente
ergosterolo
Nucleo
Circondato da una doppia membrana con molti pori, risulta spesso
associato ad un vacuolo di grandi dimensioni La membrana esterna è
spesso associata al reticolo endoplasmatico
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Struttura della cellula fungina
Cromosomi
In numero variabile in relazione alla specie, aploidia, diploidia,
aneuploidia
Reticolo endoplasmatico
Composto da strati di strutture microtubulari cui sono frammisti
numerosi ribosomi e in particolare, nelle cellule in attiva sintesi
proteica, appare costituito da vescicole associate alla membrana
nucleare
Mitocondri
Presenza di DNA, variabilità della forma (da sferici ad allungati) e
delle dimensioni e minore e più irregolare contenuto in cisterne
Vacuoli
Delimitati da una propria membrana (tonoplasto); possono contenere
pigmenti e inclusioni di materiali nutritizi quali il glicogeno
Differenze tra Miceti e batteri
Miceti:
Batteri
Volume cellulare
Lieviti: 20 – 50µm
Muffe: variabile
1 – 5µm
Nucleo
Eucariotico
Procariotico
Citoplasma
Mitocondri, RE
Niente organuli
Membrana
Contiene steroli
Non li contiene
Parete cellulare
Glucani, mannani, chitina,
assenza di
peptidoglicano.
Eterotrofi, aerobianaerobi facoltativi
Peptidoglicano e
assenza di chitina,
glucani e mannani.
Aerobi, anaerobi
obbligati e facoltativi,
eterotrofi e autotrofi.
Assente tranne rare
eccezioni (spore e
clamidie).
Metabolismo
Dimorfismo
Caratteristica distintiva
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Parete cellulare fungina
Costituisce il 15-30% del peso secco della cellula
Costituenti
•Polisaccaridi
Glucani
Polimeri di D-glucoso con conformazione β 1-3 e
β 1-6, in alcuni funghi in conformazione α
Mannani
Polimeri di D-mannoso
Chitina
Polimero di N-acetil glucosamina con legami β 1-4
Chitosano
Polimero di D-glucosamina con legami β 1-4
(presente esclusivamente negli Zigomiceti)
•Lipidi e Proteine
Struttura della parete di lievito: ipotesi della struttura lineare
Mannoproteine
Glucani β-1,6
Mannoproteine
Mannoproteine
Glucani β-1,6
Rete tridimensionale di molecole di β-1,3 glucani
Chitina
Chitina
Chitina
Chitina
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Parete cellulare fungina
Componente polisaccaridica
Chitina
Glucani
Conferiscono rigidità alla cellula
e in C.albicans costituiscono il
45% del peso secco della
parete
Mannani
ª Intraparietali
ª Extraparietali
ª Rilasciati
Legata covalentemente al
Glucano con conformazione β 1-3,
il complesso chitina-glucani
costituisce lo strato fibrillare
più interno della parete
Mannani
Si complessano con le proteine e
svolgono importanti funzioni
(adesione, antigeni) oltre a
contribuire alla rigidità della
parete
Proprietà delle mannoproteine
• I mannani e le mannoproteine giocano un importante
ruolo immunomodulatorio, essendo in grado di
regolare molte delle attività del sistema immune
(cellule natural-killer, cellule fagocitiche, immunità
cellulo-mediata ed umorale).
• Inoltre tali proteine mediano diverse funzioni, come
l’adesione sia a substrati inerti come la plastica, sia a
cellule umane o animali, evidenziando una notevole
importanza quali fattori di virulenza.
• È da notare che la loro espressione varia in funzione
della temperatura, il terreno di coltura e lo stato
lievito-ifa (C. albicans).
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Confronto tra componenti della parete cellulare
di S. cerevisiae e di C. albicans
Peso secco della parete (%)
Macromolecola
S. cerevisiae
C. albicans
Mannoproteine
50
35-40
β(1,6)-Glucano
5
20
β(1,3)-Glucano
40
40
Chitina
1-3
1-2
Fungal cell
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Ergosterolo
La biosintesi dell’ergosterolo è
fondamentale per la formazione di
nuove citomembrane. A causa della
stretta somiglianza tra ergosterolo e
colesterolo, la maggior parte degli
enzimi della via biosintetica che
conduce all’ergosterolo nei funghi,
assomigliano strettamente agli enzimi
corrispettivi per la sintesi del
colesterolo nei mammiferi.
I farmaci che direttamente o
indirettamente agiscono
sull’ergosterolo rischiano di
produrre effetti tossici per
l’ospite, a meno che non siano
sufficientemente selettivi
Caratteristiche principali dei funghi
• Organismi eucarioti
• Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)
• A riproduzione sessuata (forma perfetta o teleomorfa) o
asessuata (forma imperfetta o anamorfa)
• Aerobi obbligati o facoltativi
• Chemiorganotrofi eterotrofi, privi di clorofilla
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LIEVITI
Tallo unicellulare (BLASTOCONIDIO)
Microfotografia TEM
Muffe
Tallo pluricellulare costituito da ife
conidia
conidia
L’insieme delle ife formano il micelio
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Micelio vegetativo, costituito da ife che
penetrano nel terreno per assorbire
nutrienti e dare sostegno
Micelio aereo, costituito da ife che si
sviluppano al di sopra del substrato e a
contatto con l’aria, il cui compito è
sostenere la struttura riproduttiva.
Esso può aderire al substrato dando
luogo a colonie glabre o ergersi al di
sopra di esso e formare colonie
vellutate, cotonose o lanose
Le ife possono essere:
Sifonate o
cenocitiche
Settate
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Lieviti
Organismi unicellulari con cellule
di varia forma e dimensione, di
solito rotondeggianti od ovali.
Si riproducono per blastogonia, o
gemmazione, o più raramente per
Le blastocellule, in seguito a
schizogonia o scissione.
imperfetti
processi
di
gemmazione, possono restare
unite e formare pseudoife nelle
quali le blastocellule mantengono
comunque la loro individualità e si
distinguono dalle vere ife per la
presenza di restringimenti a
livello delle giunzioni e cellule
terminali più corte o di eguale
lunghezza di quelle che le
precedono.
Modalità di crescita di lieviti appartenenti al
genere Candida
A) Lievito
B) Vere ife
C) Pseudoife
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Muffe
L’unità strutturale delle muffe, o funghi miceliali, è rappresentata dall’ifa,
filamento pluricellulare, con o senza setti, di forma e dimensioni variabili
che viene prodotta quando l’unità riproduttiva di un fungo (conidio o spora)
si trova in un ambiente permissivo di crescita.
L’insieme delle ife costituisce il micelio (o tallo) della colonia fungina.
Le ife che penetrano nel terreno per assorbire sostanze nutritive
costituiscono il micelio vegetativo, quelle proiettate sopra la superficie del
terreno, quindi a contatto con l’aria, il micelio aereo.
Poiché la parte aerea spesso porta cellule riproduttive è anche nota come
micelio riproduttivo
Muffe
Le ife fungine sono di diamentro
sempre maggiore di 1 µm e sono divise
da setti parietali.
I miceli non settati sono detti
cenocitici cioè i loro nuclei sono
circondati da masse continue di
citoplasma.
L’allungamento apicale delle ife è
dovuto alla pressione che la continua
sintesi di protoplasma esercita sulle
zone di accrescimento dell’fa nella
quale la parete cellulare è indebolita
da specifici enzimi litici.
L’accrescimento può essere apicale o
formare ramificazioni
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Accrescimento vegetativo
L’accrescimento estensivo del tallo avviene:
¾
Nei lieviti per divisione cellulare sulla base del
rapporto critico massa /superficie della singola
cellula
¾
Nelle muffe per formazione di nuovo tallo per:
¾
Sviluppo apicale
¾
Ramificazione ifale
Riproduzione
I miceti si riproducono per mezzo di strutture
specializzate (spore o conidi), mediante due modalità
di riproduzione, sessuale (perfetta o teleomorfa) ed
asessule (imperfetta o anamorfa) che in genere si
alternano nel ciclo vitale del fungo con ritmi e
frequenze diverse nelle varie specie
Riproduzione sessuata
Mediata da spore
Riproduzione asessuata
Mediata da conidi
Negli Zigomiceti, Mucorales, è mediata da
sporangiospore prodotte all’interno di sporangi
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Riproduzione
spore, sessuate o
conidi, asessuati o
teleomorfe, risultanti da
anamorfi, derivati da
processi di meiosi
processi mitotici senza
preceduti da fusione di
fusione di gameti
protoplasma e nuclei
differenziati
Es.: ascospore,
Es.: sporangioconidi,
basidiospore,
artroconidi,
oospore, zigospore
blastoconidi, anelloconidi
Ciclo parasessuale
Ricombinazione mitotica
Fenomeno di ricombinazione tra DNA parentali senza intervento di
gameti differenziati. Dimostrato nel genere Aspergillus, si svolge in
diverse tappe:
Fusione di ife e presenza nello
stesso citoplasma di nuclei aploidi.
L’eterocarionte può rimanere stabile
e i 2 nuclei possono dividersi in modo
singolo
Raramente si ha fusione dei 2
nuclei con formazione di nuclei
diploidi eterozigoti che tendono a
dividersi in sintonia con nuclei aploidi
A bassa frequenza 1/10.000, nei
nuclei diploidi si ha ricombinazione.
Segregazione e formazione di
nuclei aploidi, conteneti sia DNA
parentale che ricombinato.
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Riproduzione asessuata
Nella maggior parte dei miceti è la principale modalità di
riproduzione. I nuclei si dividono dando luogo, a volte,
anche a cellule polinucleate. Il nuovo clone si forma
senza intervento di gameti e fusione nucleare.
Esistono due modalità di conidiogenesi:
Tallica
prevede la trasformazione di cellule vegetative del tallo in conidi
Blastica
prevede la nuova formazione di cellule per
estroflessione
(gemmazione) da altre cellule, con neosintesi di materiale parietale
Esempi di conidiogenesi tallica
Artroconidi
Geotrichum
Aleurioconidi
M.canis
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Esempi di conidiogenesi blastica
I conidi si formano per gemmazione (o processi
assimilabili) da una cellula conidiogena che può essere
morfologicamente simile al conidio (lieviti) o diversa
(funghi miceliali)
Conidiogenesi in Aspergillus
Gemmazione nei lieviti
Gemmazione
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Riproduzione sessuata:
Basidiomiceti
Riproduzione sessuata:
Ascomiceti
Ascospore
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Riproduzione sessuata: Zigomiceti
Rhizopus stolonifer
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Definizione dei miceti in base alla modalità
di riproduzione
Anamorfi: miceti che presentano riproduzione asessuata
Teleomorfi: Miceti che presentano riproduzione sessuata
Olomorfi: Miceti che le presentano entrambe
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Classificazione dei Miceti
Per convenzione la classificazione dei miceti si basa sulle modalità di
riproduzione sessuata
Tale inquadramento tassonomico risulta poco funzionante in Micologia Medica
in quanto gli agenti eziologici di infezioni fungine si presentano nella loro
forma imperfetta
Divisione
Caratteristiche
Ascomycota
Funghi unicellulari e filamentosi a micelio a micelio settato.
Riproduzione asessuata mediante blastoconidi o conidi prodotti su
conidiofori molto differenziati morfologicamente. Riproduzione
sessuata mediata da ascospore formate all’interno di aschi
contenuti in ascocarpi.
Basidiomycota
Funghi unicellulari o filamentosi a micelio settato. Riproduzione
asessuata mediante conidi. Riproduzione sessuata realizzata da
basidiospore originatesi da basidi.
Deuteromycota
Funghi unicellulari o filamentosi a micelio settato. Riproduzione
asessuata mediata da conidi molto differenziati morfologicamente
e per modalità di conidiogenesi. Riproduzione sessuata sconosciuta
o riscontrata raramente.
Zygomycota
Funghi (omotallici ed eterotallici) con micelio scarsamente settato.
Riproduzione asessuata mediante spore prodotte in sporangi o
sporangioli. Rpiproduzione sessuata mediante zigospore
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